JPH11160618A - 温度変化補正機能付ズームレンズ - Google Patents
温度変化補正機能付ズームレンズInfo
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- JPH11160618A JPH11160618A JP9339417A JP33941797A JPH11160618A JP H11160618 A JPH11160618 A JP H11160618A JP 9339417 A JP9339417 A JP 9339417A JP 33941797 A JP33941797 A JP 33941797A JP H11160618 A JPH11160618 A JP H11160618A
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Abstract
て、硝材の屈折率の温度係数を各々所定の範囲に設定す
ることで、EXT群が挿入されない場合のレンズ系とE
XT群が挿入された場合のレンズ系との、温度変化によ
る焦点位置の移動量の差を抑制することができる。 【構成】EXT前群L22〜L25は、物体側に強い曲率の面
を向けた2枚の両凸レンズL22,L23、および物体側に強
い曲率の面を向けた両凸レンズL24と像面側に強い曲率
の面を向けた両凹レンズL25との貼合わせレンズからな
る。EXT後群L26〜L27は、像面側に強い曲率の面を向
けた両凹レンズL26と、物体側に凸面を向けた正のメニ
スカスレンズL27との貼合わせレンズからなる。また、
負の屈折力を有するレンズL25の屈折率の温度係数をP
1、正の屈折力を有するレンズL27の屈折率の温度係数
をP2としたとき、下記条件式を満足する。 P1<3.0・・・(1) P2>12.0・・・(2)
Description
デオカメラ等に好適なズームレンズに関し、特に焦点距
離を望遠側へシフトする焦点距離変換レンズを内蔵した
温度変化補正機能付ズームレンズに関するものである。
として、種々の環境条件下、特に広範な温度条件下にお
いても焦点位置の移動をできるだけ小さくするように設
計されたものが知られている。すなわち、温度変化によ
って生じる焦点位置の移動による性能の低下を抑止する
ために、取り付け部材等の膨張係数を選定することによ
り、このレンズの温度変化によって生じる焦点位置の移
動とは逆方向にレンズ等を移動させ、全体として焦点位
置の移動を相殺する技術等がよく知られている。
ムレンズにおいて遠距離にある被写体を拡大して撮影す
る場合に、ズーム比を高め望遠側の焦点距離を長くする
ことによってこれに対応することも勿論可能であるが、
これよりも容易に対応し得る手法として、焦点距離を望
遠側へシフトさせる焦点距離変換レンズ群(EXT群;
以下EXT群と称する)をレンズ系の途中に出し入れ可
能とした構成とすることで、焦点距離を容易に変化させ
得る技術が知られている。
温状態で最良の性能となるよう調節されており、EXT
群が内蔵されたズームレンズにおいても、EXT群が挿
入されない場合のレンズ系(×1)の焦点位置と、EX
T群が挿入された場合のレンズ系(×2)の焦点位置が
常温状態で合致するように調節されている。
場合には、前述したように、レンズを構成するガラス材
料が有する固有の線膨張係数に応じて、レンズの曲率半
径やレンズの面間隔が変化し、屈折率の温度係数の変化
に応じて屈折率が変化する。また、レンズを保持する部
材を構成する金属も線膨張の影響でレンズ間の面間隔を
変化させる。このために常温状態で調節されていた焦点
位置が温度変化によりずれを生じ、EXT群が挿入され
ない場合のレンズ系と、EXT群が挿入された場合のレ
ンズ系とで焦点位置に差が生じる。ズームレンズは撮影
距離の違いによる焦点位置の合焦を合焦部(図1の第1
群;いわゆるフォーカスレンズ部)の可動で行うことが
一般的である。
補正は、このフォーカスレンズ部を可動させることによ
って行うことができるが、EXT群が挿入されない場合
のレンズ系で焦点調節をしておいても、EXT群が挿入
された場合のレンズ系では再度焦点位置を調節する必要
がある。しかも広角側では、レンズ構成上この補正方式
による焦点位置の移動は極僅かであり、このような温度
変化によって生じる全移動量を補正することは困難であ
る。また、図1に示す如き第5群を可動させてこの焦点
位置を調節することも可能であるが、これによってもE
XT群が挿入されない場合のレンズ系とEXT群が挿入
された場合のレンズ系との焦点位置のずれを除去するこ
とは困難である。
も、EXT群が挿入されない場合のレンズ系と、EXT
群が挿入された場合のレンズ系との間で焦点位置が極力
移動しないように設計することが性能を維持するために
は必要となる。
変動によりMTF値が変化する様子を示したものであ
る。すなわち、常温状態では実線のグラフで示されるよ
うに、EXT群が挿入されない場合のレンズ系(×1)
の焦点位置と、EXT群が挿入された場合のレンズ系
(×2)の焦点位置が合致するように設定されている場
合、常温状態からの温度変化に伴って、破線のグラフで
示されるようにEXT群が挿入された場合のレンズ系
(×2)の焦点位置が移動し、EXT群が挿入されない
場合のレンズ系(×1)の焦点位置からずれてしまい、
この結果EXT群が挿入された場合のレンズ系(×2)
では、EXT群が挿入されない場合のレンズ系(×1)
の焦点位置(像面位置)におけるMTFの値が低下する
ことになる。
EXT群が挿入されない場合のレンズ系と、EXT群が
挿入された場合のレンズ系とで、温度変化によって生じ
る焦点位置の移動量の差を小さくすることができる温度
変化補正機能付ズームレンズを提供することを目的とす
るものである。さらに本発明は、上記目的に加え、EX
T群の色収差の増大を抑えることで高い光学性能を有す
る温度変化補正機能付ズームレンズを提供することも目
的とするものである。
能付ズームレンズは、合焦部と変倍部を含むレンズ群
と、該レンズ群の像面側に互いに所定の空気間隔を隔て
て配された、リレー前群とリレー後群よりなる、結像機
能を有するリレーレンズ群と、該リレーレンズ前群と該
リレーレンズ後群の間に挿入自在とされた焦点距離を望
遠側へシフトさせる焦点距離変換レンズ群により構成さ
れるズームレンズにおいて、前記焦点距離変換レンズ群
を正の屈折力の変換レンズ前群と負の屈折力の変換レン
ズ後群から構成し、該変換レンズ前群中における負の屈
折力を有するレンズの屈折率の温度係数をP1、該変換
レンズ後群中における正の屈折力を有するレンズの屈折
率の温度係数をP2としたとき、 P1<3.0・・・(1) P2>12.0・・・(2) (但し、P1、P2は光の波長をe線としたときのdn/d
t relative(X10-6/℃))なる条件式(1)、(2)を
満足することを特徴とするものである。
折力を有する単レンズのアッベ数をν1としたとき、 ν1≧80・・・(3) なる条件式(3)を満足するように構成するこが好まし
い。すなわち、本発明のズームレンズにおいては、EX
T群内のレンズの硝材を、EXT群が挿入されない場合
のレンズ系とEXT群が挿入された場合のレンズ系と
の、温度変化による焦点位置の移動量の差を小さくする
ように設定する。
図面を用いて説明する。 〈実施例1〉図1は実施例1に係る温度補償機能付きズ
ームレンズの、EXT群が挿入されない場合のレンズ系
を示すレンズ構成図であり、図2は図1に示される第1
群および第2群を拡大して示すレンズ構成図であり、図
3は図1に示される第3群、第4群および第5群を拡大
して示すレンズ構成図である。
ンズは、物体側より順に、4枚のレンズL1〜L4からなる
フォーカス機能を有する正の第1群と、変倍機能を有す
る、4枚のレンズL5〜L8からなる負の第2群および2枚
のレンズL9,L10からなる負の第3群と、4枚のレンズL1
1〜L14を有する正のリレーレンズ前群からなる第4群
と、7枚のレンズL15〜L21を有する正のリレーレンズ後
群からなる第5群を配設し、変倍時において第2群と第
3群のレンズ群間隔を変化させながら両レンズ群を光軸
Xに沿って移動せしめることにより全系の焦点距離fを
変化させるとともに、光束を結像面1上の結像位置に効
率良く集束させるようにしたズームレンズである。ま
た、このズームレンズは第3群と第4群の間にシャッタ
(絞り)2を配置している。
付きズームレンズの、EXT群が挿入された場合のレン
ズ系を示すレンズ構成図であり、図5は図4に示される
第3群、第4群、第5群およびEXT群を拡大して示す
レンズ構成図である。図4および図5において、第1群
〜第5群は上記EXT群が挿入されない場合のレンズ系
と同じ構成とされているが、EXT群が挿入されない場
合のレンズ系と比べて、間隔を大きくあけた第4群と第
5群との間に6枚構成のEXT群L22〜L27が挿入されて
いることが相違する。
枚のEXT前群L22〜L25と2枚のEXT後群L26〜L27か
らなる、焦点距離を望遠側にシフトさせるための焦点距
離変換レンズ群である。
強い曲率の面を向けた2枚の両凸レンズL22,L23、およ
び物体側に強い曲率の面を向けた両凸レンズL24と像面
側に強い曲率の面を向けた両凹レンズL25との貼合わせ
レンズからなる。また、EXT後群L26〜L27は、像面側
に強い曲率の面を向けた両凹レンズL26と、物体側に凸
面を向けた正のメニスカスレンズL27との貼合わせレン
ズからなる。さらに、本実施例の温度補償機能付きレン
ズは以下の条件式(1)、(2)、(3)を満足するよ
うに設定されている。
の屈折力を有するレンズL25の屈折率の温度係数をP
1、EXT後群L26〜L27中で正の屈折力を有するレンズ
L27の屈折率の温度係数をP2としたとき、 P1<3.0・・・(1) P2>12.0・・・(2) (但し、P1、P2は光の波長をe線としたときのdn/d
t relative(×10-6/℃))なる、条件式(1)、
(2)を満足するとともに、EXT前群L22〜L25におい
て正の屈折力を有する単レンズL22、L23のアッベ数をν
1としたとき、 ν1≧80・・・(3) なる条件式を満足する。
ズにおいては、EXT前群L22〜L25中で負の屈折力を有
するレンズL25の屈折率の温度係数P1と、EXT後群L
26〜L27中で正の屈折力を有するレンズL27の屈折率の温
度係数P2を所定の範囲に設定するようにしており、こ
れにより、温度変化に伴いEXT群L22〜L27内で発生す
る焦点位置の変動を抑制するようにしている。
の基準位置からの焦点位置の変化方向は、焦点距離を求
める下式(4)から明らかなように、屈折率の温度係数
がプラスの時(nが大きくなるように変化する)、正レ
ンズではマイナス方向へ変化(fの値が小さくなる方向
に変化)し、また負レンズではプラス方向へ変化(fの
値が大きくなる方向に変化)する。なお、r1およびr
2は当該レンズの各面の曲率半径を表す。 f=1/{(n−1)(1/r1−1/r2)}……(4) したがって、温度変化がプラスで、屈折率の温度係数が
プラスの時の焦点位置は、負レンズL25についてはプラ
スの方向へ移動し、正レンズL27についてはマイナスの
方向へ移動することとなる。
は小さいものを、正レンズL27は大きいものにすること
で、EXT群内で発生する焦点位置の移動を全体として
0に近づけることにより、×1と×2との温度変動によ
る焦点位置の移動量の差を抑えることができる。
屈折率の温度係数が異なるものがある。例えば、nd=1.
805、νd=25.4の場合dn/dtが11.4と1.8の2種類の硝材
がある。これはPbおよびAsを含有するガラスと含有
しないガラスの違いによるものである。この温度係数の
異なる硝材を正レンズおよび負レンズにそれぞれ利用す
ることにより温度変動による焦点位置の移動を抑える。
材料においては屈折率の温度係数が異なっても線膨張係
数はほぼ同値であるため、これによる影響の差は無視す
ることができる。また、レンズL22、L23はEXT群全体
についての色収差の発生を抑制するため、アッベ数が8
0以上に設定されている。
入された場合のレンズ系においても色収差の発生を抑制
することができる。本実施例1によれば、上述した如く
各レンズの構成と上記条件式を満足させることにより、
第4群と第5群の間にEXT群を挿入しない場合(×
1)と挿入した場合(×2)とで温度変化に伴う焦点位
置の変動を抑制することができる。
についてEXT群を挿入しない場合および挿入した場合
における、各レンズ面の曲率半径R(mm)、各レンズ
の中心厚および各レンズ間の空気間隔(以下、これらを
総称して軸上面間隔という)D(mm)、各レンズのe
線における、屈折率Nおよびアッベ数νの値を表1およ
び表2に示す。なお表中の数字は物体側からの順番を表
すものである。
成するガラス材料の屈折率の温度係数および線膨張係数
を表3に示す。なお、レンズ鏡胴部材はアルミニウムで
形成されており、その線膨張係数は230×10-7/℃である
(後述する他の実施例についても同じ)。
ンズL25の屈折率の温度係数を1.8×10-6/℃に設定し、
EXT後群の正レンズL27の屈折率の温度係数を13.6×1
0-6/℃に設定している。これにより、下記表4に示すよ
うに、広角端における1倍時(EXT群が挿入されない
場合)の温度変化による焦点位置移動量Δ1が0.3μm/
℃であるのに対し、広角端における2倍時(EXT群が
挿入された場合)の温度変化による焦点位置移動量Δ2
を2.9μm/℃とすることができ、これら1倍時と2倍時
における焦点位置移動量の差を小さな値とすることがで
きる。
ムレンズのEXT群における、各レンズ面の曲率半径R
(mm)、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間
隔(以下、これらを総称して軸上面間隔という)D(m
m)、各レンズのe線における、屈折率Nおよびアッベ
数νの値を表5に示す。なお、第1群から第5群におけ
るレンズ構成は上記実施例1のものと同じであり、作用
効果も実施例1のものと略同様となっている。なお表中
の数字は物体側からの順番を表すものである。
レンズを構成するガラス材料の屈折率の温度係数および
線膨張係数を表6に示す。
ンズL25の屈折率の温度係数を11.4×10-6/℃に設定し、
EXT後群の正レンズL27の屈折率の温度係数を13.6×1
0-6/℃に設定している。これにより、下記表7に示すよ
うに、広角端における1倍時(EXT群が挿入されない
場合)の温度変化による焦点位置移動量Δ1が0.3μm/
℃であるのに対し、広角端における2倍時(EXT群が
挿入された場合)の温度変化による焦点位置移動量Δ2
を4.7μm/℃とすることができ、これら1倍時と2倍時
における焦点位置移動量の差を、上記実施例1よりは大
きいものの比較的小さな値とすることができる。
ムレンズのEXT群における、各レンズ面の曲率半径R
(mm)、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間
隔(以下、これらを総称して軸上面間隔という)D(m
m)、各レンズのe線における、屈折率Nおよびアッベ
数νの値を表8に示す。なお、第1群から第5群におけ
るレンズ構成は上記実施例1のものと同じであり、作用
効果も実施例1のものと略同様となている。なお表中の
数字は物体側からの順番を表すものである。
レンズを構成するガラス材料の屈折率の温度係数および
線膨張係数を表9に示す。
ンズL25の屈折率の温度係数を11.4×10-6/℃に設定し、
EXT後群の正レンズL27の屈折率の温度係数を1.9×10
-6/℃に設定している。これにより、下記表10に示す
ように、広角端における1倍時(EXT群が挿入されな
い場合)の温度変化による焦点位置移動量Δ1が0.3μm
/℃であるのに対し、広角端における2倍時(EXT群
が挿入された場合)の温度変化による焦点位置移動量Δ
2を5.6μm/℃とすることができ、これら1倍時と2倍
時における焦点位置移動量の差を、上記実施例1よりは
大きいものの比較的小さな値とすることができる。
ムレンズのEXT群における、各レンズ面の曲率半径R
(mm)、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間
隔(以下、これらを総称して軸上面間隔という)D(m
m)、各レンズのe線における、屈折率Nおよびアッベ
数νの値を表11に示す。なお、第1群から第5群にお
けるレンズ構成は上記実施例1のものと同じである。な
お表中の数字は物体側からの順番を表すものである。
る正の屈折力を有する単レンズであるL22、L23のアッベ
数がそれぞれ70.2に設定されており、上記条件式
(3)を満足していない。下記表12に実施例1および
実施例4におけるレンズL22、L23のアッベ数を示す。
制するためにアッベ数の条件式を満足させており、EX
T群による色収差の発生を抑制することができ、これに
よりEXT群が挿入された場合と挿入されない場合との
色収差の変動を抑制することが可能となる。
数の条件式を満足していないため、上記実施例1の如く
色収差を抑制する効果は小さい。このことは、図6に示
す如き、3波長についての球面収差図において顕著であ
り、実施例4における各波長についての収差図のずれ量
よりも実施例1における各波長についての収差図のずれ
量は大幅に小さな値となっており、実施例1において色
収差が良好に補正されていることが明らかである。な
お、実施例2および実施例3においても同様に色収差が
補正されている。ただし、この実施例4のものにおいて
も、上記レンズL25、L27の作用による焦点位置の移動を
抑制する効果は他の実施例と同様である。
満足する実施例1のものとこれらのレンズL22、L23の屈
折率の温度係数を比較すると、実施例1のものでは-6.2
×10-6/℃と負の値が大きいものとなっているのに対
し、実施例4のものでは-0.6×10-6/℃と負の値が小さ
いものとなっているが、レンズL25、L27の屈折率の温度
係数は実施例1のものと同じである。
広角端における2倍時(EXT群が挿入された場合)の
温度変化による焦点位置移動量を示すものである。この
表13によれば、レンズL22、L23の屈折率の温度係数が
実施例1よりも小さいため、屈折率の温度係数の焦点位
置移動におよぼす影響が小さくなり、広角端における2
倍時(EXT群が挿入された場合)の温度変化による焦
点位置移動量が小さくなることが示されている。
レンズとしては、上記実施形態のものに限られるもので
はなく、その他の種々の態様の変更が可能である。例え
ば上記実施形態のものでは、EXT前群に1つの負レン
ズを、EXT後群に1つの正レンズをそれぞれ設けてい
るが、EXT前群に2つ以上の負レンズを設けるように
してもよいし、EXT後群に2つ以上の正レンズを設け
るようにしてもよい。また、この場合においてこれらの
レンズは貼り合わせレンズを構成することは要件とされ
ない。
についてこのアッベ数が規定される場合においても、E
XT前群中にこの単レンズを1つもしくは3つ以上設け
ることが可能である。さらに、EXT群の焦点距離変換
倍率は2倍のものに限られるものではなく、その他の種
々の変換倍率のものを選択し得る。
ンズによれば、EXT群中における所定の2種のレンズ
について、硝材の屈折率の温度係数を各々所定の範囲に
設定して、これら2種のレンズによる温度変化に伴う焦
点位置の移動量が互いに相殺されるようにしているか
ら、EXT群が挿入されない場合のレンズ系とEXT群
が挿入された場合のレンズ系との、温度変化による焦点
位置の移動量の差を抑制することができる。さらに、E
XT群中における所定のレンズについてのアッベ数を所
定の範囲に設定すれば、EXT群中で発生する色収差を
容易に抑制することができ好ましい。
ンズ系を示すレンズ構成図
成図
成図
系を示すレンズ構成図
成図
ける球面収差を示す収差図
置移動を説明するためのグラフ
Claims (2)
- 【請求項1】 合焦部と変倍部を含むレンズ群と、該レ
ンズ群の像面側に互いに所定の空気間隔を隔てて配され
た、リレー前群とリレー後群よりなる、結像機能を有す
るリレーレンズ群と、該リレーレンズ前群と該リレーレ
ンズ後群の間に挿入自在とされた焦点距離を望遠側へシ
フトさせる焦点距離変換レンズ群により構成されるズー
ムレンズにおいて、 前記焦点距離変換レンズ群を正の屈折力の変換レンズ前
群と負の屈折力の変換レンズ後群から構成し、該変換レ
ンズ前群中における負の屈折力を有するレンズの屈折率
の温度係数をP1、該変換レンズ後群中における正の屈
折力を有するレンズの屈折率の温度係数をP2としたと
き、 P1<3.0・・・(1) P2>12.0・・・(2) (但し、P1、P2は光の波長をe線としたときのdn/d
t relative(×10-6/℃))なる条件式(1)、(2)
を満足することを特徴とする温度変化補正機能付ズーム
レンズ。 - 【請求項2】 前記変換レンズ前群における正の屈折力
を有する単レンズのアッベ数をν1としたとき、 ν1≧80・・・(3) なる条件式(3)を満足することを特徴とする請求項1
記載の温度変化補正機能付ズームレンズ。
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1998
- 1998-11-24 US US09/199,060 patent/US6104546A/en not_active Expired - Lifetime
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